Jak vyrobit vysoce kvalitní díly z litiny s vysokým obsahem chromu?

Litina s vysokým obsahem chrómu je extrémně důležitý materiál odolný proti opotřebení široce používaný v průmyslových odvětvích, jako je metalurgie, těžba, cement a energetika. Jeho procesy tavení a tepelného zpracování vyžadují přísné požadavky k zajištění ideální mikrostruktury a vynikající odolnosti proti opotřebení.

Následuje podrobné vysvětlení klíčových bodů tavení přísad, teploty tavení, teploty lití a procesu tepelného zpracování pro litinu s vysokým obsahem chromu.

1、 Chemické složení roztavené litiny s vysokým obsahem chromu je základem jejího výkonu, obvykle s Cr/C (poměr chromu a uhlíku) jako základní konstrukční prvek.

1. Rozsah chemického složení jádra (typický): Uhlík (C): 2,0 % -3,5 %. Obsah uhlíku určuje množství, morfologii a tvrdost primárních karbidů a eutektických karbidů. Čím vyšší obsah uhlíku, tím vyšší tvrdost, ale houževnatost klesá. Chrom (Cr): 12 % -30 % (běžně se vyskytuje u 15 % -28 %). Chrom je klíčovým prvkem pro tvorbu karbidů a zajištění korozní odolnosti substrátu. Klíčovým bodem je kontrola poměru Cr/C. Molybden (Mo): 0,5 % -3,0 %. Molybden může zlepšit kalitelnost, inhibovat přeměnu perlitu a podporovat tvorbu bainitu nebo martenzitu, zejména u odlitků velkých průřezů. Zároveň může zdokonalit organizaci, zlepšit houževnatost a odolnost proti opotřebení. Měď (Cu): 0,5 % -1,5 %. Používá se také pro zlepšení kalitelnosti a je částečně levnou náhradou molybdenu, ale jeho účinek není tak dobrý jako u molybdenu. Nikl (Ni): 0-1,5 %. Pomáhá zlepšit kalitelnost a zpevnění matrice. Mangan (Mn): 0,5 % -1,0 %. Stabilizuje austenit a zlepšuje prokalitelnost. Nadměrně vysoké hladiny však mohou stabilizovat austenit, což vede ke zvýšení zbytkového austenitu a segregaci na hranicích zrn, což je škodlivé pro houževnatost. Křemík (Si): 0,3 % -1,0 %. Deoxidační prvky, ale podpoří karbidovou grafitizaci, takže obsah by neměl být příliš vysoký. Síra (S) a fosfor (P): Přísně omezeno. P < 0,06 %，S < 0,05 %。 Všechny jsou to škodlivé prvky, které mohou vážně snížit houževnatost a pevnost a zvýšit sklon k tepelnému praskání.

2. Význam poměru Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C karbidy se objeví ve struktuře s nižší tvrdostí a špatnou odolností proti opotřebení. Cr/C ≈ 4-10: vysoká tvrdost (Fe, Cr) ₇ C ∨ eutektický karbid (který je hlavním zdrojem odolnosti proti opotřebení litiny s vysokým obsahem chromu) je vytvořen ve formě tyče nebo pásu, který má menší štěpný účinek na matrici a lepší houževnatost. Toto je nejčastěji používaný interval. Cr/C>10: Začíná se tvořit velké množství karbidů (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - typu. Přestože se zlepšila odolnost proti korozi, tvrdost se snižuje a odolnost proti opotřebení není tak dobrá jako (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Výpočet přísad: Vypočítejte poměr vsázky do pece na základě cílové přísady a rychlosti regenerace. Vsázka do pece je obvykle složena ze surového železa, ocelového šrotu, chromového železa (jako je železo s vysokým obsahem uhlíku, železo s nízkým obsahem uhlíku), molybdenového železa, mědi, niklového plechu atd. Odkaz na míru výtěžnosti: Prvky jako Cr a Mo mají vysokou míru výtěžnosti, když se taví ve středněfrekvenční indukční peci, obvykle se počítá na 95 % -98 %. Výtěžnost Mn je asi 85 % až 95 %.

2、 Teplota tání a teplota lití

1. Teplota tavení: Teplota odpichu by neměla být příliš vysoká, obvykle se reguluje mezi 1480 °C a 1520 °C. Důvod: Nadměrná teplota může zvýšit ztrátu hořením slitinových prvků (jako je oxidace Cr a Si), zintenzivnit absorpci vodíku a dusíku v ocelové kapalině a způsobit, že zrna budou hrubá. Nízká teplota není vhodná pro tavení slitiny, homogenizaci složení a separaci struskového železa.

2. Teplota lití: Teplota lití by měla být určena podle tloušťky stěny a struktury odlitku, obvykle v rozmezí od 1380 °C do 1450 °C. U tlustých a jednoduchých dílů by měla být použita nižší teplota lití (například 1380 °C až 1420 °C), aby se usnadnilo postupné tuhnutí, snížilo se smrštění a zjemnila se velikost zrna. Tenkostěnné a složité díly: Používejte vyšší teploty lití (např. 1420 °C-1450 °C), abyste zajistili dobrou schopnost plnění. Zásada: Za předpokladu zajištění plnění se snažte používat co nejvíce nižší teplotu lití.

3、 Klíčové body procesu tepelného zpracování

Mikrostruktura lité litiny s vysokým obsahem chromu je obvykle austenit+eutektické karbidy+parciální perlit, s nízkou tvrdostí a špatnou houževnatostí. Martenzitickou matrici s vysokou tvrdostí a odolností proti opotřebení lze získat pouze tepelným zpracováním.

Jádrem tepelného zpracování je "austenitizace+kalení".

1. Austenitizace: Teplota: 940 °C-980 °C. Konkrétní teplota závisí na složení, zejména obsahu Cr a C. U receptur s vysokým obsahem uhlíku a chrómu vezměte spodní teplotní mez, jinak berte horní teplotní mez. Doba izolace: Obvykle se počítá na základě tloušťky stěny, izolace trvá 1 hodinu na každých 25 milimetrů. Zajistěte, aby uhlík a legující prvky v karbidech byly plně rozpuštěny v austenitu, ale delší doba může vést k růstu zrn a hrubnutí karbidů. Klíčový bod: Po austenitizaci se matrice stává austenitem bohatým na uhlík a legující prvky.

2. Kalení: Způsob chlazení: Po vyjmutí z austenitizační teploty se musí rychle zchladit (zchladit). Běžná metoda: Hašení vzduchem: Toto je nejběžněji používaná a bezpečná metoda. Díky vysokému obsahu slitiny a dobré prokalitelnosti je chlazení vzduchem dostatečné, aby se zabránilo přeměně perlitu a získala martenzitická matrice. U velkých nebo složitých součástí může chlazení vzduchem účinně snížit riziko praskání. Nucené chlazení vzduchem: použití ventilátoru k foukání vzduchu a urychlení chlazení. Kalení do oleje: Používá se pouze pro velmi malé nebo jednoduché tvarované odlitky s vysokým rizikem a snadným praskáním, vyžadující velkou opatrnost. Účel: Přechlazení vysokoteplotního austenitu pod teplotu martenzitické transformace (bod Ms) a jeho přeměna na martenzit vysoké tvrdosti.

3. Popouštění: Nezbytnost: Po kalení je vnitřní pnutí extrémně vysoké a struktura je martenzit+zbytkový austenit, který je velmi křehký a musí být okamžitě temperován. Teplota: Nízkoteplotní popouštění se obvykle používá mezi 200 °C a 300 °C a někdy se používá i středněteplotní popouštění kolem 450 °C (což snižuje tvrdost, ale zlepšuje houževnatost). Doba izolace: 2-6 hodin (v závislosti na tloušťce stěny). Funkce: Uvolněte pnutí při kalení a zabraňte praskání během používání. Transformace kaleného martenzitu na temperovaný martenzit mírně snižuje tvrdost, ale výrazně zlepšuje houževnatost a stabilitu. Podporovat přeměnu části zbytkového austenitu na martenzit (sekundární kalení).

4. Speciální proces: Podkritické zpracování. Pro některé pracovní podmínky, které vyžadují vysokou rázovou houževnatost, lze použít podkritické ošetření s dlouhodobou izolací (např. 4-10 hodin) mezi 450 °C-520 °C. Tento proces rozkládá zbytkový austenit na bainit ferit a karbidy, což má za následek vynikající kombinaci pevnosti a houževnatosti, ale tvrdost se může snížit.

Shrnutí: Typická křivka tepelného zpracování pro litinu s vysokým obsahem chromu KmTBCr26 je následující: [Austenitizace] Zahřátí na 960 °C ± 10 °C ->Udržení po dobu 4-6 hodin ->[Chlazení] Chlazení vzduchem na pokojovou teplotu ->[Popouštění] Okamžité zahřátí na 250 °C ->Air chlazení ->Air 16 hodin ->Air chlazení po propuštění. Důležité upozornění: Před vstupem do pece k tepelnému zpracování je nutné odlitky důkladně očistit (odstranit formovací písek, nálitky atd.). Rychlost ohřevu by neměla být příliš vysoká, zejména u složitých součástí. Doporučuje se zahřívat krok za krokem (např. udržovat rovnoměrnou teplotu 600 °C po určitou dobu). Po temperování se musí před použitím ochladit na pokojovou teplotu. Pouze přesným řízením složení, tavením a řadou parametrů tepelného zpracování lze vyrábět vysoce výkonné díly z litiny s vysokou odolností proti opotřebení.